Ilman hiilidioksidipitoisuuden kasvu voi aiheuttaa myös ilmanlaatuhaittoja ihmisille

Ilmastonmuutoksella on monia vaikutuksia, ja esimerkiksi kosteuden ja lämpötilan muutokset voivat johtaa ilmaperäisiin terveyshaittoihin. Niistä lisää toisessa kirjoituksessa. Yhtä lailla sisäilmaongelmiin on hyvin monia syitä.

Yksi harvemmin käsitellyistä asioista on itse hiilidioksidin (CO₂) suoremmat vaikutukset. Ne yleensä sivuutetaan, sillä ulkoilman CO₂ on joka tapauksessa sisäilmaa pienempi, ja hyvinhän olemme pärjänneet tähän asti, eikös?

Vuonna 2100 ilman CO₂-pitoisuus voi olla esimerkiksi 750 ppm eli kaksinkertainen vuoden 2003 tasoon nähden. ^{[Napsauta esiin lisää tekstiä]}

Viimeisin CO₂-pitoisuus oli torstaina 11. huhtikuuta 411,39 ppm (NOAA/ESRL 2019b). Sisäilmalle se olisi vielä hyvä luku. Kuitenkin tällä vauhdilla vuonna 2100 olisi CO₂-pitoisuus 580 ppm, jos ekstrapoloidaan 20 vuoden keskiarvoinen vuosittainen kasvu lineaarisesti, mikä ei tietenkään ole kunnollinen ennustamisen tapa. IPCC:n vähäpäästöisimmän kehityskulun (IPCC 2000) ennuste on 540 ppm, mutta pahimman 970 ppm (IPCC 2001 s. 807–808). Huippukohta saattaa tulla aiemmin, mutta toisaalta CO2-pitoisuus voi jatkaa nousemistaankin. Joka tapauksessa on todennäköistä, että vuonna 2100 ilman CO₂-pitoisuus voisi olla vaikkapa 750 ppm.

Mitä tämä sitten tarkoittaa?

Ainakaan säädösten mukaan ei paljon mitään, ja promille hiilidioksidia on sisätiloissa yleistä.

No, esimerkiksi Suomessa yleisessä käytössä olevan Sisäilmastoluokituksen paras sisäilmastoluokka eli yksilöllinen sisäilmasto (S1), asettaa CO₂-pitoisuuden enimmäisarvoksi 700 ppm tai alle 350 ppm yli taustan. Näin sanoo laki (545/2015): Sisäilman hiilidioksidipitoisuuden toimenpideraja ylittyy, jos pitoisuus on 2 100 mg/m3 (1 150 ppm) suurempi kuin ulkoilman hiilidioksidipitoisuus. Ympäristöministeriön uusia rakennuksia koskevan asetuksen (1009/2017) mukaan taas Sisäilman hiilidioksidin hetkellisen pitoisuuden suunnitteluarvo huonetilan suunniteltuna käyttöaikana voi olla enintään 1 450 mg/m 3 (800 ppm) suurempi kuin ulkoilman pitoisuus. Tuolla tavalla muotoiltuja lakeja ja asetuksia jouduttaneen muuttamaan, mutta onhan tässä sellaiseen aikaa, vaikka itse ilmastonmuutoksen torjunnassa ei saa aikailla. Aiemminhan tuo oli tällaisessa muodossa Suomen rakentamismääräyskokoelmassa (YM 2012): Sisäilman hiilidioksidin pitoisuus tavanomaisissa sääoloissa ja huonetilan käyttöaikana on yleensäenintään 2160 mg/m 3 (1200 ppm). Edelleen voidaan kuitenkin sanoa, että 750 ppm ei olisi paha, jos otetaan huomioon nykyiset ohjearvot. Lisäksi esimerkiksi Valviran mukaan (2016) kyseisen toimenpiderajan ylittyminenkään ei aiheuta terveyshaittaa. Se on äkkiseltään totta. Lisäksi CO₂-pitoisuutta on käytetty usein enemmänkin indikaattorina sisäilman laadusta ja vaihtuvuudesta. Jo vuonna 1858 Max von Pettenkofer suositteli ohjearvoa 1000 ppm (Fromme ym. 2019) ja se perustui CO₂:n helppoon mitattavuuteen ja korrelaatioon ihmistiheyden kanssa (Lowe ym. 2018).

Hiilidioksidilla on kuitenkin muita vaikutuksia.

Se näyttäisi vaikuttavan mieleen. Se lisää siitepölyä.

Mieli

Useissa tutkimuksissa on löytynyt sisäilman hiilidioksidin vaikuttavan ihmisen toimintoihin 500–1000 ppm CO₂-pitoisuudesta lähtien (Azuma ym. 2018). Kognitiivinen suorituskyky alkaa laskea tai toimintatapa esimerkiksi päätöksissä muuttua jo 500 ppm:n jälkeen (Kajtár & Herczeg 2012, Satish ym. 2012, Zhang ym. 2015, Allen ym.). Aikaisemmissa tutkimuksissa CO₂-pitoisuuden on ajateltu (esimerkiksi Apte 2000) lähinnä korreloivan vaikutusten kanssa, eli esimerkiksi kertovan ilman vaihtuvuudesta ja sitä kautta vaikuttavampien yhdisteiden määrästä. Ja niinhän asia tietenkin on, että moni muu tekijä voi vaikuttaa enemmän. Zhangin ym., Satishin ym. ja Allenin ym. sokkotutkimuksissa ilmaan kuitenkin lisättiin puhdasta hiilidioksidia. Erityisesti Allenin ym. ottivat huomioon muitakin tekijöitä, ja vain ulkoilman vaikutus, hiilidioksidi ja orgaaniset haihtuvat hiiliyhdisteet (VOC) vaikuttivat kognitiiviseen suorituskykyyn, mutta hiilidioksidin vaikutus oli suurin. Tutkitut suorituskyvyn indikaattorit olivat myös sellaisia, joilla on yhteyttä tuotteliaisuuteen. Sisäilmastoltaan parhaassa tilanteessa tulokset olivat jopa kaksi kertaa tavanomaista sisäilmaa paremmat. Vaikka kognitiiviset kyvyt laskisivat vain 10 %, sillä luulisi olevan myös kansantaloudellista ja -terveydellistä merkitystä. Hiilidioksidin vaikutusmekanismit eivät ole selviä, mutta ainakin ne saattavat liittyä muuhun ilman kemiaan, stressiin (Zhang ym. 2015) ja korkean hiilidioksidipitoisuuden takia alentuneeseen kaasunvaihtokykyyn (Shriram 2019). Toisaalta Zhangin ym. (2016a, 2016b) tulokset kertoivat ihmislähtöisten yhdisteiden vaikutuksesta, eikä samaa puhtaan hiilidioksidin vaikutusta saatu esille. Myöskään Snow ym. (2019) eivät löytäneet puhtaalle hiilidioksidille selkeitä yhteyksiä fysiologisiin vaikutuksiin, mutta se huononsi oppimistuloksia. Liun ym. (2017) mukaan korkeatkaan CO₂-pitoisuudet eivät vaikuta työhön. Lowen ym. (2019) mukaan esiin tulleet vähäisetkin viitteet itse hiilidioksidin kognitiivisista vaikutuksista on otettava huomioon. Muutenkin useat tahot ovat päätyneet 1000 ppm:ään (Hong 2018), mutta perustelut saattavat liittyä esimerkiksi kehon hajuihin, jonka Daisey ym. (2003) tuovat esille. Joka tapauksessa parempi ilmanvaihto parantaa esimerkiksi päätöskykyä (Maddalena 2014).

Muissa tutkimuksissa, joissa hiilidioksidipitoisuus on ollut enemmänkin indikatorinen, on silmien kirvely ja limakalvon ongelmat alkavat jo 800 ppm:ssä (Apte 2000, Tsai ym. 2012). Myös Maula ym. (2017) pitivät hiilidioksidia biomarkkerina, ja edelleen ilmanvaihdon merkitys suorituskykyyn oli selkeä. Vehviläisen ym. (2016) mukaan hyvä ilmanvaihto ei välttämättä riitä.

Siitepöly

CO₂ stimuloi kasvien kasvua ja lisääntymistä. Vaikutus riippuu paljon kasvilajista, mutta ainakin yleisten allergisoivien kasvien siitepölyä se kasvattaa. Arvioiden mukaan siitepölyn määrä kasvaisi kaksinkertaiseksi vuoteen 2050 mennessä (Ziska ym. 2000) ja kolminkertaiseksi vuoteen 2100 mennessä (Albertine ym. 2014). Tuollaisella on paljokin terveysvaikutuksia, esimerkiksi astmaatikkojen sairaalakäynnit lisääntyvät. Astma on saattanut myös lisääntyä ja saattaa lisääntyä näistä syistä (Beggs & Bambrick 2005).

Korkeampi taustataso nostaa kaikkia muita tasoja. Ongelmat lisääntyvät.

Sisäilman hiilidioksidipitoisuus seuraa melko lineaarisesti ja nopeasti ulkoilman pitoisuutta varsinkin kesällä, vaikka sisätilojen ihmisistä ja esimerkiksi ulkoilman tulee vaihtelua. Ulkoilman CO₂ on vaikea pitää ulkopuolella, toisin kuin jotkut pienhiukkaset. Ilmanvaihtoa ei voida lisätä miten tahansa. Suodattaminen taas vie energiaa melko paljon. Nyt sisäilmaston hallinta perustuu pitkälti ilmanvaihtoon ja oletukseen ulkoilman hyvyydestä.

Tiesitkö, että viimeksi ilmakehässä on ollut näin paljon hiilidioksidia 3–5 miljoonaa vuotta sitten (WMO) tai n. 12–20 miljoonaa vuotta sitten (Tripati ym. 2019)? Ilman hiilidioksidipitoisuus on kasvanut 10,5 % sinä aikana, kun vuonna 2000 syntynyt on varttunut äänestysikäiseksi (NOAA/ESRL 2019a). (Näin sivumennen: Äänioikeus pitäisi laskea 16 ikävuoteen.) Ohessa kuvaaja hiilidioksidipitoisuudesta vuodesta 1750 (kuva 1).

Kirjallisuus

• Albertine, J. M., Manning, W. J., DaCosta, M., Stinson, K. A., Muilenberg, M. L. & Rogers, C. A. 2014: Projected Carbon Dioxide to Increase Grass Pollen and Allergen Exposure Despite Higher Ozone Levels. — PLoS One 9(11): e111712. DOI: 10.1371/journal.pone.0111712.
• Allen, J. G., MacNaughton, P., Satish, U., Santanam, S., Vallarino, J. & Spengler, J. D. 2016: Associations of Cognitive Function Scores with Carbon Dioxide, Ventilation, and Volatile Organic Compound Exposures in Office Workers: A Controlled Exposure Study of Green and Conventional Office Environments. — Environmental Health Perspectives 124(6): 805–812. DOI: 10.1289/ehp.1510037.
• Apte, M. G. 2000: Associations between indoor CO2 concentrations and sick building syndrome symptoms in US office buildings: an analysis of the 1994-1996 BASE study data. — Indoor Air 10(4). LBNL Report #: LBNL-44385. https://escholarship.org/uc/item/2sk4j8w5.
• Azuma, K., Kagi, N., Yanagi, U., & Osawa, H. 2018: Effects of low-level inhalation exposure to carbon dioxide in indoor environments: A short review on human health and psychomotor performance. — Environment International 121: 51–56. DOI: 10.1016/j.envint.2018.08.059.
• Beggs, P. J. & Bambrick, H. J. 2005: Is the Global Rise of Asthma an Early Impact of Anthropogenic Climate Change? — Environmental Health Perspectives 113(8): 915–919. DOI: 10.1289/ehp.7724.
• Daisey, J. M., Angell, W. J. & Apte, M. G. 2003: Indoor air quality, ventilation and health symptoms in schools: an analysis of existing information. — Indoor Air 13(1): 53–64. DOI: 10.1034/j.1600-0668.2003.00153.x.
• EEA 2019: Trends in atmospheric concentrations of CO2, CH4 and N2O. European Environmental Agency. https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/daviz/atmospheric-concentration-of-carbon-dioxide-4.
• Fromme, H., Debiak, M., Sagunski, H., Röhl, C., Kraft, M., & Kolossa-Gehring, M. (2019). The German approach to regulate indoor air contaminants. International Journal of Hygiene and Environmental Health. doi:10.1016/j.ijheh.2018.12.012
• Hong, T., Kim, J., & Lee, M. 2018: Integrated task performance score for the building occupants based on the CO 2 concentration and indoor climate factors changes. — Applied Energy 228,:1707–1713. DOI: 10.1016/j.apenergy.2018.07.063.
• IPCC / Nakićenović, N. & Rob Swart, R. (toim.) 2000: Emissions Scenarios. 570 s. Cambridge University Press. Intergovernmental Panel on Climate Change. https://www.ipcc.ch/report/emissions-scenarios/
• IPCC / TAR WG1 / Houghton, J. T., Ding, Y., Griggs, D. J., Noguer, M., van der Linden, P. J., Dai, X., Maskell, K. & Johnson, C. A. (toim.) 2001: The IPCC Third Assessment Report (TAR) – Climate Change 2001: The Scientific Basis. Contribution of Working Group I to the Third Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. 881 s. Cambridge University Press. ISBN: 0521 80767 0 / 0521 01495 6. https://www.ipcc.ch/report/ar3/wg1/
• Kajtár, L. & Herczeg, L. 2012: Influence of carbon-dioxide concentration on human well-being and intensity of mental work. — Quarterly Journal of the Hungarian Meteorological Service 116(2): 145–169.
• Lowe, R. J., Huebner, G. M., & Oreszczyn, T. 2018: Possible future impacts of elevated levels of atmospheric CO2 on human cognitive performance and on the design and operation of ventilation systems in buildings. — Building Services Engineering Research and Technology 39(6): 698–711. 014362441879012. DOI: 10.1177/0143624418790129.
• Liu, W., Zhong, W., & Wargocki, P. 2017: Performance, acute health symptoms and physiological responses during exposure to high air temperature and carbon dioxide concentration. — Building and Environment 114: 96–105. DOI: 10.1016/j.buildenv.2016.12.020.
• Mddalena, R., Mendell, M. J., Eliseeva, K., Chan, W. R., Sullivan, D. P., Russell, M., Satish, U. & Fisk, W. J. 2014: Effects of ventilation rate per person and per floor area on perceived air quality, sick building syndrome symptoms, and decision‐making. — Indoor Air 25(4): 362–370. DOI: 10.1111/ina.12149.
• Maula, H., Hongisto, V., Naatula, V., Haapakangas, A. & Koskela, H. 2017: The effect of low ventilation rate with elevated bioeffluent concentration on work performance, perceived indoor air quality, and health symptoms. — Indoor Air 27(6): 1141–1153. DOI: 10.1111/ina.12387.
• NOAA/ESRL / Dlugokencky, E. & Pieter Tans, P. 2019a: Globally averaged marine surface annual mean data. — Earth System Research Laboratory / National Oceanic and Atmospheric Administration, www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/. ftp://aftp.cmdl.noaa.gov/products/trends/co2/co2_annmean_gl.txt.
• NOAA/ESRL / Dlugokencky, E. & Pieter Tans, P. 2019b: Estimated Global Trend daily values. — Earth System Research Laboratory / National Oceanic and Atmospheric Administration, www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/. ftp://aftp.cmdl.noaa.gov/products/trends/co2/co2_trend_gl.txt.
• Satish, U., Mendell, M. J., Shekhar, K., Hotchi, T., Sullivan, D., Streufert, S. & Fisk, W. 2012: Is CO₂ an Indoor Pollutant? Direct Effects of Low-to-Moderate CO2 Concentrations on Human Decision-Making Performance. — Environmental Health Perspectives 120(12): 1671–1677. DOI: 10.1289/ehp.1104789.
• Shriram, S., Ramamurthy, K. & Ramakrishnan, S. 2019: Effect of occupant-induced indoor CO2 concentration and bioeffluents on human physiology using a spirometric test. — Building and Environment 149: 58–67. DOI: 10.1016/j.buildenv.2018.12.015.
• Snow, S., Boyson, A., Paas, K. H. W., Gough, H., Felipe-King, M., Barlow, J., Noakes, C. J. & Schraefel, M. C. 2019: Exploring the physiological, neurophysiological and cognitive performance effects of elevated carbon dioxide concentrations indoors. — Building and Environment. Painossa. DOI: 10.1016/j.buildenv.2019.04.010.
• Tripati, A. K., Roberts, C. D. & Eagle, R. A. 2019: Coupling of CO2 and Ice Sheet Stability Over Major Climate Transitions of the Last 20 Million Years. — Science 326(5958): 1394–1397. DOI: 10.1126/science.1178296.
• Tsai, D.-H., Lin, J.-S. & Chan, C.-C. 2012: Tsai, D.-H., Lin, J.-S., & Chan, C.-C. 2012: Office Workers’ Sick Building Syndrome and Indoor Carbon Dioxide Concentrations. — Journal of Occupational and Environmental Hygiene 9(5): 345–351. DOI: 10.1080/15459624.2012.675291 .
• Valvira 2016: Sisäilman kemikaalit. 19.2.2016. Valvira.fi. https://www.valvira.fi/ymparistoterveys/terveydensuojelu/asumisterveys/kemikaalit.
• Vehviläinen, T., Lindholm, H., Rintamäki, H., Pääkkönen, R., Hirvonen, A., Niemi, O., & Vinha, J. 2016: High indoor CO2 concentrations in an office environment increases the transcutaneous CO2level and sleepiness during cognitive work. — Journal of Occupational and Environmental Hygiene 13(1): 19–29. DOI: 10.1080/15459624.2015.1076160.
• WMO 2017: Greenhouse gas concentrations surge to new record. https://public.wmo.int/en/media/press-release/greenhouse-gas-concentrations-surge-new-record.
• Ympäristöministeriö 2012: Suomen rakentamismääräyskokoelma: D LVI ja energiatalous: Asetus D2 (2012) Rakennusten sisäilmasto ja ilmanvaihto, määräykset ja ohjeet https://www.ym.fi/fi-FI/Maankaytto_ja_rakentaminen/Lainsaadanto_ja_ohjeet/Rakentamismaarayskokoelma/Kumotut >> https://www.ym.fi/download/noname/%7B5EB5B5EC-4DF9-44B9-A315-94D1E6B84AFE%7D/134437
• Zhang, X., Wargocki, P. & Lian, Z. 2015: Effects of Exposure to Carbon Dioxide and Human Bioeffluents on Cognitive Performance. — Procedia Engineering 121: 138–142. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.08.1040.
• Zhang, X., Wargocki, P. & Lian, Z. 2016a: Human responses to carbon dioxide, a follow-up study at recommended exposure limits in non-industrial environments. — Building and Environment 100: 162–171. DOI: 10.1016/j.buildenv.2016.02.014.
• Zhang, X., Wargocki, P., Lian, Z. & Thyregod, C. 2016b: Effects of exposure to carbon dioxide and bioeffluents on perceived air quality, self‐assessed acute health symptoms, and cognitive performance. — Indoor Air 27(1): 47–64. DOI: 10.1111/ina.12284.
• Ziska, L, H. & Caulfield, F. A. 2000: Rising CO2 and pollen production of common ragweed (Ambrosia artemisiifolia L.), a known allergy-inducing species: implications for public health. — Australian Journal of Plant Physiology 27(10): 893–898 DOI: 10.1071/PP00032.
• 545/2015: Sosiaali- ja terveysministeriön asetus asunnon ja muun oleskelutilan terveydellisistä olosuhteista sekä ulkopuolisten asiantuntijoiden pätevyysvaatimuksista: 8 § Ilmanvaihdon yleiset arviointiperusteet. https://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/2015/20150545#Pidp451212016
• 1009/2017: Ympäristöministeriön asetus uuden rakennuksen sisäilmastosta ja ilmanvaihdosta: 2 luku Rakennuksen sisäilmasto: 5§ Sisäilman laatu. https://www.finlex.fi/fi/laki/alkup/2017/20171009#Pidp447731616